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Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehgeschwindigkeit der
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Bandwickel in einem Bandgerät.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Regeln
der Drehgeschwindigkeit des Bandwickels in einem Magnetbandgerät für Datenverarbeitungsanlagen
und insbesondere für Magnetbandgeräte mit einem Antriebsmotor für jeden Bandwickel,
einem mit der Welle des Antriebsmotors gekoppelten Tachogenerator und einem Regelverstärker,
der aus der vom Tachogenerator gelieferten, der Istgeschwindigkeit des Bandwickels
proportionalen Spannung und der von einem Sollwertgeber gelieferten, der Sollgeschwindigkeit
proportionalen Spannung die Stellgröße für den Antriebsmotor liefert, und bei dem
in den Pufferkammern je zwei innere und zwei äußere Sensoren zum Abtasten der Bandschlaufe
vorgesehen sind.
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In Bandgeräten, bei denen eine Bandtransportrolle von den trägen Bandwickeln
durch Puffereinrichtungen entkoppelt ist, sollte im Idealfall die Geschwindigkeit
des von einem Bandwickel oder auf einen Bandwickel laufenden Teiles des Bandes unabhängig
von dem Füllungsgrad der Bandwickel stets gleich der Geschwindigkeit des von der
Transportrolle angetriebenen Teiles des Bandes sein, damit sich die Länge der in
den Puffereinrichtungen befindlichen Bandschlaufen nicht ändert.
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Es ist deshalb auch bereits bekannt geworden, jeweils am Ausgang der
Puffereinrichtung eine mit einem Tachometer verbundene
Umlenkrolle
anzuordnen, die von dem in die Puffereinrichtung einlaufenden oder aus dieser Puffereinrichtung
auslaufenden Band durch Reibung mitgenommen und entsprechend der tatsächlichen Bandgeschwindigkeit
an dieser Stelle bewegt wird Einrichtungen dieser Art haben aber eine Reihe von
Nachteilen. So ist zum einen nicht absolut zu vermeiden, daß zwischen dem Band und
den Umlenkrollen ein gewisser Schlupf auftritt, der zu einer Verfälschung der von
den mit den Umlenkrollen verbundenen Tachometern angezeigten Bandgeschwindigkeit
führt. Zum anderen besitzen die Umlenkrollen und die mit ihnen verbundenen Tachometer
eine im Vergleich zu der Masse des mit ihnen unmittelbar in Kontakt stehenden Bandes
nicht zu vernachlässigende Masse, so daß sich beim Start-Stop-Betrieb und insbesondere
beim Reversieren entweder eine unerwünschte Verzögerung des mit ihnen in Kontakt
befindlichen Bandes oder aber ein erhöhter Schlupf ergeben.
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Es ist deshalb auch bereits bekannt geworden, nicht die Geschwindigkeit
des Bandes, sondern die Winkelgeschwindigkeit der Bandwickel mit der Winkelgeschwindigkeit
der Bandtransportrolle zu vergleichen und durch Nachregeln der Winkelgeschwindigkeit
der Wickelmotoren ein bestimmtes Verhältnis derselben einzustellen Bei der bekanntgewordenen
Einrichtung ist das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten so gewählt, daß die Geschwindigkeit
des von einem Bandwickel oder auf einem Bandwickel laufenden Teiles des Bandes bei
einer mittleren Füllung der Bandwickel gleich der Geschwindigkeit des von der Transportrolle
angetriebenen Teiles des Bandes ist. Bei dieser bekannten Einrichtung würde aber
die Bandschlaufe in einer Puffereinrichtung, aus der von der Bandtransportrolle
Band herausgefördert wird, stets an der unteren Abtastschranke stehen, wenn der
Füllungsgrad des zugehörigen Wickels größer als der mittlere Füllungsgrad ist und
umgekehrt an der oberen Abtastschranke, wenn von der Bandtransportrolle zu der Puffereinrichtung
Band zugeführt wird und der FUllungsgrad des zugeordneten Band-
wickels
wiederum größer als der mittlere Füllungsgrad ist.
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Dies ist aber äußerst ungünstig, da bei Reversieren die Bandtransportrolle
bei der an der unteren Abtastschranke stehenden Bandschlaufe zusätzlich noch Band
zuführen und bei der an der oberen Abtastschranke stehenden Bandschlaufe zusätzlich
noch Band abführen würde. Um dies zu verhindern, wurden bei der bekannten Einrichtung
mehrere zusätzliche Abtastschranken vorgesehen, die das Band etwa in der Mitte der
Puffereinrichtung halten.
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Es ist deshalb auch bereits eine Anordnung zum Einstellen der Länge
der Bandschlaufen in einem Bandgerät vorgeschlagen worden, bei der das Verhältnis
der Winkelgeschwindigkei##t von Bandwickel und Bandtransportrolle so gewählt ist,
daß die Geschwindigkeit des von einem Bandwickel oder auf einem Bandwickel laufenden
Teiles des Bandes bei allen Füllungsgraden der Bandwickel kleiner ist als die Geschwindigkeit
des von der Transportrolle angetriebenen Teiles des Bandes. Durch eine solche Eiztellung
des Verhältnisses der Winkelgeschwindigkeiten wird erreicht, daß sich die Bandschlaufe
in derjenigen Puffereinrichtung, aus der die Bandtransportrolle Band abführt, immer
an der oberen Abtastschranke und in derjenigen Puffereinrichtung, in die die Bandtransportrolle
Band hineinführt, immer an der unteren Abtastschranke einstellt. Diese Stellung
der Bandschlaufe ist für den ungünstigsten Betriebsfall eines Bandgerätes, nämlich
das Umkehren der Bandtransportrichtung die günstigst mögliche, da dann in jedem
Fall für die hierbei eintretende Änderung der Schlaufenlänge die gesamte Länge der
Puffereinrichtung zur Verfügung steht.
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Obgleich mit diesen bekannten Einrichtungen in Verbindung mit den
in den Pufferkammern befindlichen Abtastschranken oder Sensoren für die Bandschlaufe
erreicht werden kann, daß die Bandschlaufe sich bei allen Füllungsgraden des Bandwikkels
an einer optimalen Stelle der Pufferkammer verbindet,
haben alle
diese bekannten Einrichtungen den Nachteil, daß die Bandschlaufe im kontinuierlichen
Betrieb mit einer relativ hohen Frequenz um eine der Abtastschranken pendelt. Dies
hat zur Folge, daß der Wickel ständig beschleunigt und wieder verzögert wird. Daraus
folgt eine hohe Leistungsaufnahme und in Verbindung damit eine starke Erwärmung
des Gerätes in diesem Betrieb. Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe
zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Regeln der Drehgeschwindigkeit der Bandwickel
in einem Magnetbandgerät zu schaffen, mit der erreicht werden kann, daß die Bandschlaufe
im kontinuierlichen Betrieb sehr viel seltener als bei den bisher bekannten Bandgeräten
um eine bestimmte Abtastschranke herum pendelt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe
bei einem Bandgerät mit zwei inneren und zwei äußeren Abtastschranken (Sensoren)
je Pufferkammer durch einen mit den Sensoren verbundenen Vorwärts-Rückwärtszähler
derjeweils beim überschreiten eines der äußeren Sensoren um eine Stelle vorwärts
und jeweils beim Überschreiten eines der inneren Sensoren um eine Stelle rückwärts
geschaltet wird, und durch einen zwischen den Zähler und den Sollwertgeber geschalteten
Digital/Analog-Wandler, der den digitalen Zähler in einen Analogwert umwandelt und
dem Sollwertgeber zuführt.
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Durch dieses Weiterschalten des Zählers wird nicht nur eine vorübergehende
Beschleunigung bzw. Verzögerung des Wickelmotors, sondern eine Erhöhung bzw. Erniedrigung
seiner Grundgeschwindigkeit erreicht, so daß zumindest für eine gewisse Zeit die
Geschwindigkeit des von einem Bandwickel oder auf einen Bandwickel laufenden Teiles
des Bandes gleich der Geschwindigkeit des von der Transportrolle angetriebenen Teiles
des Bandes ist. Die Folge davon ist, daß die Bandschlaufe mit einer sehr viel niedrigeren
Frequenz um die Abtastschranke pendelt und die Leistungsaufnahme des Wickelmotors
bis zu 80% im kontinuierlichen Betrieb gesenkt werden kann.
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Die beigefügte Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung in vereinfachter Prinzipdarstellung. Dabei wird bei der Erläuterung
der vorliegenden Erfindung zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich die eine
Hälfte eines Magnetbandgerätes beschrieben.
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Das dargestellte Gerät besteht zunächst aus einem Bandwickel6 zum
Aufnehmen des Magnetbandes. Da derartige Bandwickel bekanntlich eine große Masse
besitzen, müssen sie von der Bandtransportrolle 1 durch Puffereinrichtungen 3 bzw.
4 entkoppelt werden. Im dargestellten Fall sollen die Puffereinrichtungen 3 bzw.
4 aus je einer Vakuumpufferkammer bestehen. Der Bandwickel 6 wird über einen Wickelmotor
11 und die Bandtransportrolle 1 über einen Transportrollenmotor 2 angetrieben.
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Mit dem Bandwickelmotor 11 ist ein Tachogenerator 12 verbunden. Dieser
Tachogenerator 12 liefert an einen, in bekannter Weise aus einem Operationsverstärker
mit entsprechender Beschaltung bestehenden, Regelverstärker 13 eine der Istgeschwindigkeit#
cu ist des Bandwickels 6 proportionale Spannung. An einem zweiten Eingang des Regelverstärkers
13 liegt eine der Sollgeschwindigkeit soll proportionale Spannung, die von einem
Sollwertgeber 14 in an sich bekannter Weise erzeugt wird. Dieser Sollwertgeber 14
ist mit einer Gerätesteuerung15 verbunden, die über einen Eingang 16 Befehle für
eine Vorwärtsbewegung des Bandes, über einen Eingang 17 Befehle für eine Rückwärtsbewegung
des Bandes und über einen Eingang 18 Befehle für den Schnellgang erhält und in entsprechende
Signale für den Sollwertgeber 14 umwandelt. Der Sollwertgeber 14 ist weiterhin mit
Abtastschranken bzw. Sensoren 7,8,9,10 verbunden, die jeweils dann, wenn sie von
der Magnetbandschlaufe 5 überschritten oder freigegeben werden, eine Erhöhung der
Sollgeschwindigkeit Wsoll bzw. eine Erniedrigung derselben und damit eine Beschleunigung
bzw. Verzögerung des Bandwickels 6 bewirken. Erfindungsgemäß ist nunbei einem derartigen
Magnetbandgerät ein Vorwärts-Rückwärtszähler 19 mit den Sensoren 7,
8,
9 und 10 verbunden, der jeweils beim überschreiten eines der äußeren Sensoren 7,10
um eine Stelle vorwärts und je weils beim Uberschreiten eines der inneren Sensoren
8,9 um eine Stelle rückwärts geschaltet wird. Die Verbindung ist im dargestellten
Ausführungsbeispiel über zwei ODER-Schaltungen 21, 22 mit je zwei Eingängen und
zwei nachgeschalteten Impulsformern 23 und 24 hergestellt. Gemäß einem weiteren
Merkmal der Erfindung ist außerdem ein Digital/Analog-Wandler 20 vorgesehen, der
zwischen den Zähler 1.9 und den Sollwertgeber 14 eingeschaltet ist und den digitalen
Zählerstand des Zählers 19 in einen Analogwert umwandelt und dem Sollwertgeber 14
zuführt.
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Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Ein Start des Gerätes in Pfeilrichtung
erzeugt mit Hilfe der Steuerung 15 über den Sollwertgeber 14 einen Sollwert # soll
für den Regelverstärker 13, der eine Drehgeschwindigkeit des Bandwickels 6 zur Folge
hat, mit der zunächst weniger Band aus der Pufferkammer 3 aufgewickelt wird, als
die Transportrolle 1 hineinbefördert. -Die Pufferkammer 3 füllt sich somit, bis
schließlich der Sensor 7 überschritten wird und die Bandschlaufe 5 sich in dem Bereich
I der Pufferkammer 3 befindet. Hierdurch wird über den entsprechenden Eingang des
Sollwertgebers 14 ein höherer Sollwert bewirkt, der eine Beschleunigung des Bandwikkels
6 zur Folge hat. Gleichzeitig wird der Zähler 19 um eine Stelle vorwärtsgeschaltet.
Dieser neue Zählerstand hat über den Digital/Analog-Wandler 20 und den Sollwertgeber
14 eine etwas höhere Grundgeschwindigkeit des Bandwickels 6 zur Folge.
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Durch die Beschleunigung infolge des überschrittenen Sensors 7 und
die höhere Grundgeschwindigkeit infolge des weitergeschalteten Zählers 19 kommt
die Bandschlaufe wieder in den Bereich II der Pufferkammer 3, wird aber, da nunmehr
der Sensor 7 wieder freigegeben ist, wieder abgebremst. Infolgedessen wird der Sensor
7 erneut überschritten, das Band 5 erneut beschleunigt und der Zähler 19 nochmals
um eine Stelle vorwärtsgeschaltet.
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Dies wiederholt sich nun so oft, bis die Grundgeschwindigkeit
des
Bandwickels 6 so groß ist, daß die Bandschlaufe 5 den Bereich II nicht mehr verläßt.
Wird nun der Bandwickel 6 zunehmend voller, so wandert die Bandschlaufe 5 in der
Pufferkammer 3 langsam aufwärts und gibt dabei schließlich den Sensor 8 frei. Dadurch
wird der Zählerstand des Zählers 19 um eine Stelle zurückgeschaltet, was eine kleinere
Grundgeschwindigkeit zur Folge hat. Gleichzeitig wird die Bandochlaufe 5 durch Ansteuerung
des Sollwertgebers 14 von dem Sensor 8 her wieder in den Bereich II der Pufferkammer
2 befördert.
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In entsprechender Weise arbeiten die beiden Sensoren 9 und 10 mit
dem Zähler 19 und dem Sollwertgeber 14 zusammen, wenn das Magnetband, nicht wie
im dargestellten Ausführungsbeispiel vorwärts, sondern rückwärts, d.h. entgegen
der durch die Pfeile dargestellten Richtung bewegt wird. Und ebenfalls in entsprechender
Weise wirken die Sensoren und eine entsprechende Schaltung für die zweite Pufferkammer
des Magnetbands, die im dargestellten Ausführungsbeispiel der ~Übersichtlichkeit
halber weggelassen worden sind.
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Bei einem neuen Laden des Magnetbandgerätes oder beim Ausschalten
desselben wird der Zähler 19 auf Null zurückgesetzt.
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1 Patentanspruch 1 Figur